【《基于单片机的蔬菜大棚温度检测系统设计》12000字】

页引言随着时间的推移，各项先进的科学技术也持续实现革新和升级，在这种情况下，电子行业实际进行发展的过程当中获得了巨大的推动作用，呈现出迅猛的发展势头。如今，电子产品已经在民众的生产以及生活当中变得十分常见，得到了极为普遍的实际应用，使民众的生产以及生活变得更加便捷，在推动经济以及社会发展方面做出了巨大的贡献。在农业以及工业领域当中，通过对这些电子产品进行合理设置与利用，使管理工作的智能化水平也得到了显著的提升。在生活中有很多地方都用到了无线检测温度数据的方式。在工业生产中，工厂的生产环境也会有十分恶劣的情况，操作人员在高温环境下根本不可能长时间的进行设备监察工作，就需要一个能够把现场设备的运行数据传输到一个适合工作的总操控室内，然而这样就会产生另外一个问题。因为工厂面积大、设备运行时产生的数据多，如果通过信号线来传输测得的数据就要用到大量的通讯线，这样做不仅浪费资源，还要耗费大量的人力物力去整理排线，而且当某个传感器出现问题时更换比较困难。在工业生产中高温高压的环境下甚至不允许现场铺设信号线，此时通过无线传输来进行现场运行数据的采集就显得尤为重要，这样既能实时得到想要的数据也能够节省大量资源。在日常生活中，随着物质水平不断的提高，对居住条件的舒适感也越来越强。现如今许多家庭都越来越智能化，通过安装室内智能温度检测系统实时控制着温度的变化，通过无线传输的方式将检测到的室内温度数据发送到处理端后，根据反映的数据情况与设定值进行比较得出结果再作出提示人们通风或者加热等操作，智能化的调节了室内环境当中的温度条件，使居住环境变得更加怡人，提高了幸福感。在农业生产中，温室大棚、粮食站的温度监测，在以前都是放一个温度计在环境当中，当需要统计查看数据时就得通过人员查看温度计的形式获取，工作量不仅大，检测出来的数据还不准确。现如今大棚生产果蔬是主要的方式，温室大棚不仅占地面积大，而且数量多，通过人工检测收集数据的方式，已经满足不了现代农业生产的需求。所以在无线通信技术的发展支持下让温度监测变得简单方便。特别是农业大棚蔬菜瓜果的种植，在现如今在生产中，温度是蔬菜生长的重要因素，农民对于温度的把控往往还是凭着感觉来调整大棚内的温度，这对最后的产量和质量造成了很大影响。而无线温度检测报警系统已经被广泛应用于许多重要领域，无线传输实现了安装方便不受路径的限制减少了工作量而且实时把检测到的数据传回到控制端更易于操作减轻了人员的工作量。所以蔬菜大棚无线两路温度检测报警装置设计这样的研究就变得有意义、有价值了，在实际的应用中也比传统的温度检测方式更加简便，更加精确。1技术发展背景及意义1.1温度检测的发展在现代工业化的快速发展下，在对一系列不同工业对象进行管控的过程当中，温度检测逐渐得到了极为普遍的实际应用，在冶金提炼等等不同的领域当中，所具有的温控模式同样存在一定的差异性，具体标准也有所区别，温度检测的方式也是种类繁多:依据相应的标准能够对其进行类别界定与划分，通常来讲，主要包括非接触式测温以及接触式测温法。检测温度的原理有热辐射定律，金属的膨胀形变，半导体热敏元件的阻值变化等等REF_Ref20237\r\h[1]。1.2国内外研究现状温室大棚改变了蔬菜瓜果的生长环境，为其生长创造了最佳的条件，在不受外界的影响下一年四季都可以种植。温室的环境控制造就了这一切。进一步对其他国家与地区的温控发展历程进行总结分析能够得出，其经过了不同的发展阶段，比如，手动控制发展阶段等。具体来看，手动控制发展阶段当中，通过种植者的经验和自觉来调整温室内的环境温度，虽然直接有效，但其效率很低而且控制的准确性不高，在面对大面积种植时就显得控制迟钝不能实时的控制每一个温室的温度，不适合现代农业生产的需要。自动控制在运行这套系统前需要农民提前设定好环境参数，再通过计算机来控制相应的通风、升温等操作。生产效率大大提高，对于现阶段国内的温室发展来说是非常适合的，大型农场现代化温室大棚都是引用的这种方式。在不断地改进和总结下逐步实现智能化控制REF_Ref21909\r\h[2]。1.3研究的意义温度是工业、农业生产中常见和最基本的参数之一，温度测量则是温室农业生产过程中一个非常重要的因素。温度的分析判定与有效管控对能源的消耗以及生产安全等都起到非常重要的作用。温度测量已经渗透于各种场所，随着时间的推移，市场对这种产品的需求迅速增加，在这种情况下，温度传感器行业实现了极为迅速的发展。而且伴随着科学技术的进步和生产生活的不断提高，为了满足各种场所环境的需要，温度传感器的种类繁多不断的更新迭代,由于部分场合生产环境恶劣，操作人员无法进行温度的检测工作，所以就要利用到无线温度检测的方式来进行现场温度数据的采集，而且在蔬菜大棚内如果架设的电线过多也不方便管理，通过对蔬菜大棚内的温度把控来改变产品的质量。无线传输的方式已经被广泛应用于生活中，因为其特别的传输方式能够大大减少人力物力，降低成本，方便管理更加智能化科技化REF_Ref21961\r\h[3]。1.4研究的主要内容此次设计研究的主要内容是，将STC89C51单片机作为主机从机的主控芯片，选用2.4GHz频段NRF24L01射频芯片实现蔬菜大棚内检测到的温度数据传输。通过对从机进行总结分析能够得出，对传感器DS18B20进行了合理设置与运用，基于此，能够对蔬菜大棚内的环境温度进行实时测定与分析，在完成信号转换的情况下，进一步将所获得的结果传输至主机，接下来，具体情况信息通过LCD1602液晶屏真实全面的呈现出来。如果温度超出合理范围，那么系统将作出相应的提示发出声光报警。2系统方案本章节主要描述了系统的功能设定与设计方案选择，可通过方案分析、对比，了解该套系统的功能需求与性能参数，考虑到成本、实用性和精度选择出此次设计的最优方案。2.1系统总体设计在对主控制器进行研发设计的过程当中，根据实际需要对STC89C51单片机进行选择与运用，从机中温度检测元件选用DS18B20数字型温度传感器，对于这种传感器而言，所具有的最高检测温度125℃，最低检测温度-55℃，这个温度范围足以满足生活生产需要,在蔬菜大棚内的环境下也足够使用。主机和从机用来发射和接收温度信号的元件选用的是美国Nordic公司推出的NRF24L01，其信号传输距离最高可以达到100m。通过对DS18B20温度传感器进行合理运用，可以对大棚当中所具有的温度进行实时测定与分析，同时，还和单片机实现有效对接，在这种情况下，不用额外配置外部硬件电路使用简单，降低了成本，能够实现稳定可靠的运行，NRF24L01具有的自动重发功能使检测到的数据能够实时传输到主机里面。系统总体设计由六大模块构成：主控制器模块、测温模块、发送模块、接收模块、显示模块和报警模块。无线两路温度检测及报警装置设计结构框图如图2.1所示；图2.1温度无线采集报警系统结构框图2.2方案比较与选择2.2.1主控芯片的选择方案一：选用STC89C51单片机，STC89C51RC每次可以处理8位数据，编程简单，非常适合初学者入门使用REF_Ref22281\r\h[4]。方案二：选用增强型51单片机STC12C5A60S2作为系统的主控芯片，参考具体情况设置与运用，实际进行运行的过程当中，所具有的运行速度最高可以达1MPS，但购置成本比较高。方案一与方案二相比，方案一的功能简单，开发方便，但运行处理速度不如方案二，且方案二的稳定性要比方案一高，但此次设计不会使用到ADC，通过对其所具有的成本以及综合性能进行全面对比分析得出，方案一无疑是更加理想的选择，方案一更贴合该套系统的实际需求，因此，对STC89C51芯片进行了设置与利用。2.2.2无线通信模块的选择方案一：选用美国TI公司生产的CC2430无线通信模块，就该信息交互模块而言，进行了Zigbee总线模式的设计，所具有的传输效率并不低，无线传输灵敏度高，抗干扰性强其内部集成的8051微控制器核具有超高性能和功耗低的优点REF_Ref22503\r\h[5]。但是CC2430无线通信模块的价格较高，而且Zigbee协议复杂难懂，加大了设计成本和设计难度。方案二：选用Nordic公司生产的NRF24L01无线射频收发芯片来进行通信，在进行信息交互的过程当中，对NRF24L01无线射频收发芯片进行选择与利用，这种装置所具有的功耗不高，实际运行过程当中，电压宽处于1.9V至3.6V范围内，能够实现长距离的无线信息传输，同时，还能够对成本费用进行科学严格的管控，所具有的电路结构也并不复杂，使用起来十分便捷。考虑到成本和实用性，制作过程中系统和程序的难易程度，决定选用方案二作为本次设计的通信模块。2.2.3显示器的选择方案一：选用LCD12864液晶屏来显示温度值。根据需要对LCD12864液晶屏加以运用，LCD12864是一款通用的液晶显示屏，其中具有点阵图形显示模块，在这种情况下，能够顺利的将字母以及数字符号清晰有效的显示出来，在进行操控的时候，各项工作并不复杂，界面的人性化水平比较高。虽然显示功能强大，但价格较高。方案二：选用LCD1602液晶屏来显示温度值，通过对这种液晶屏进行合理设置与利用，能够顺利的将各种符号以及字母等有效的呈现出来，总体来讲，LCD1602液晶屏也叫1602字符型液晶屏是专门用来显示英文字母、阿拉伯数字、标点符号的点阵型字符，能够显示两行字符，适合本设计的显示要求而且价格便宜，控制原理简单，工作电压3V或5V。方案三：通过对LED7段显示管进行设置与利用，能够对成本进行严格的管理与控制，亮度高显示清晰，管控十分便捷，不过，难以将字符显示出来。综合以上方案，我们选择了经济实惠的LCD1602液晶屏来作为主机的显示。2.2.4温度传感器的选择选用DS18B20，数字式温度传感器DS18B20与单片机连接简单，具有尺寸小、耐磨性和耐触性强、使用广泛、封装形式多供不同环境条件来进行选择，对处于空间小情况复杂的设备进行温度检测十分方便。也不需要对A/D模块进行研发设计，降低了设计成本，保证电路结构足够清晰明确，减轻了工作量REF_Ref22901\r\h[6]。同时，所具有的测定范围也比较大，能够对测定误差进行严格管控，正是因为如此，这种类型的温度采集芯片对于该系统而言具有较强的适用性。3硬件系统的模块温度检测报警在平时工作生产生活中有着广泛的应用，随着生活水平和工业生产的迅速发展下，对温度检测及报警的准确度要求越来越高，面对温度测量的范围广和高精度情形下传统的测量方法显得很吃力，本设计选用数字型DS18B20作为现场温度测量元件，能够将测得的温度字转换成数据，经NRF24L01无线通信模块把温度数据无线传到到主机模块当中，在显示模块下测得的温度值在LCD1602液晶屏上显示出来，要是不在设定的正常温度范围内，系统就会发出报警。不像传统测量需要将温度感应器和主机之间通过信号线相连接，无线传输的方式更加方便。3.1温度检测模块本次设计实际对从机当中的温度测定器件进行研发设计的过程当中，根据实际需要对测温芯片DS18B20进行选择与利用。通过进一步对这种芯片进行总结分析能够得出，其具备诸多优点，比如，耐磨性能理想，抗干扰性能突出，能够对体积进行严格管控，便于进行接线，功耗小等等REF_Ref23496\r\h[7]。温度测量范围在+125℃到-55℃之间足够满足温室大棚的条件需要，温度数据分辨率可以在9到12位中来选择。能够根据实际需要对分辨率作出合理设定。在该项设计当中，DS18B20基本情况信息可以参考图3.1。图3.1DS18B20引脚图3.1.1DS18B20的管脚配置和内部结构引脚定义：(1)DQ指的即是数据输入端亦或是输出端；(2)GND为电源地线；(3)VDD为外接电源电压输入端。内部结构如图3.1.1所示。图3.1.1内部结构图因为其温度传感器与存储器全都集成在一个芯片上。总体来讲，DS18B20具备十分突出的抗干扰性能。3.2无线收发模块该模块选用的是挪威企业研发设计出来的NRF24L01数据信息收发器芯片，通过对这种芯片进行合理运用，能够将其和外部电路加以整合，进而顺利的将这个模块构建起来，实际运行的过程当中，所具有的频率处于2.4GHz～2.5GHz范围内，同时，所具有的运行电压处于1.9V~3.6V范围内。主机与两个从机之间通过NRF24L01的收发信号相联系，保证正常工作。3.2.1NRF24L01概述对于NRF24L01而言，从根本上来讲从属单片射频信息收发元件的基本范畴，实际进行运行的过程当中，所具有的频率处于2.4GHz～2.5GHz范围内。进一步对无线收发器进行总结分析能够得出，其涉及不同的组成部分，比如，调节器以及频率发生器等等。实际进行运行的过程当中，如果所具有的发射功率是0dBm，所具有的运行电流则是11.3mA，在处于接收模式的情况下，所具有的运行电流则是12.3mA。同时，该元件还具备诸多不同的基本特性，比如，能够自动的作出应答，可以自动的产生CRC验证码，在对数据信息进行传输的过程当中，所具有的传输率是lMb/s亦或是2Mb/s；此外，其SPI速率处于0Mb/s～10Mb/s范围内；在进行供电的过程当中，所具有的电压则处于1.9V～3.6V范围内等REF_Ref23773\r\h[8]。3.2.2NRF24L01工作原理通常来讲，在进行信息交互的过程当中，所有的模块均能够设定成发送模式以及接收模式，同时，能够通过主控单片机参考具体情况对相应的模式加以设定。对于NRF24l01信息交互而言，必须符合相应的规定与要求。首先，所具有的频道是一致的；其次所具有的地址是一致的；再者，所获得亦或是传输的字节数是一致的。作为发送端传输信息量的过程当中，实现对发射模式的设定，然后把TX_ADDR（接收节点地址）和TX_PLD经由SPI口依据相应的顺序输入NRF24L01缓存区当中，接下来，将CE设定成高电平，经过延迟130μs后传输数据量;假如能够获得反馈，那么，意味着顺利的实现了数据信息交互;假如没有能够获得反馈，那么，意味着没有实现数据信息的交互，在这种情况下，将自动的再次对各项数据信息进行发送;在MAX_RT等处于高电平状态的情况下，出现中断。在顺利实现发射的情况下，如果CE处于低电平状态，那么，nRF24L01则来到空闲模式1;如果存在数据信息，同时，CE是高电平，那么，继续进行数据信息的发射;如果不存在数据信息，同时，CE是高电平，切换至空闲模式2。在接收数据信息之前，需要把NRF24L01设定成接收模式，在这个基础上，处于待接收信息的基本运行状态。在分析判定存在有效地址以及CRC的情况下，把信息保存于RX

FIFO当中，IRQ降低，出现中断，获取各项数据信息。在这种情况下，如果自动进行应答，接收方作出相应的反馈。在顺利接收到各项数据信息的情况下，如果CE降低，那么，切换至空闲模式1。在数据写入寄存器时要先将NRF24L01调整为待机或着掉电模式，下图是SPI操作及时序图：图3.2.2（a）SPI读操作图3.2.2(b)SPI写操作3.2.3配置字对于SPI口来讲，从属于同步串行数据信息交互接口的基本范畴，最大传输速率为10Mb/s，实际进行运行的过程当中，先传送低位字节REF_Ref24482\r\h[9]。不过就单个字节来讲，必须遵循相反的顺序。与SPI相关的指令共有8个，使用时这些控制指令由NRF24L01的MOSI输入。相应的状态和数据信息是从MISO输出给MCU。通过SPI口来访问配置寄存器，由配置寄存器来定义NRF24L0l所有的配置字。进一步对NRF24L01进行总结分析能够得出，所具有的配置寄存器数量为二十五个，常用的配置寄存器可以参考表1。地址（H）寄存器名称功能00CONFIG设置24L01工作模式01EN_AA设置接收通道及自动应答02EN_RXADDR使能接收通道地址03SETUP_AW设置地址宽度04SETUP_RETR设置自动重发数据时间和次数07STATUS状态寄存器，用来判定工作状态0A~0FRX_ADDR_P0~P5设置接收通道地址10TX_ADDR设置接收接点地址11~16RX_PW_P0~P5设置接收通道的有效数据宽度表1常用配置寄存器3.3STC89C51单片机简介单片机通常指在芯片上将CPU、存储器、内部和外部总线系统组合在一起，使它具备了计算机的功能的元器件。虽然单片机的性能并不能与计算机相媲美，但是其造价低廉、体积小、可靠性高和开发简单等优点成为嵌入式开发和小型智能产品研发的首要之选。由于单片机的显著优点，它已经成为了科研中解决问题重要的一种技术手段。从民用的电饭锅、冰箱、洗衣机的控制，公共的公交卡，到工业自动化系统的应用，飞机上的仪表，医疗器械等等都需要对单片机进行设置与利用。因此，单片机逐渐形成了一种学科，在此领域造就了一众半导体研发科学家、智能应用工程师和单片机企业等等REF_Ref24805\r\h[10]。STC89C51单片机拥有512个字节的存储器，具备32个能够进行编程的I/O口线，还具备40个引脚，2个16位定时器、计数器，内部还具有4KB字节的可擦除储存器，有中断源T0/T1，2个外部的INT0与INT1及串行口。可编程序的空间有8K字节，内部同时含有Flash储存器，同时因为这种是做过了改善，所具有的功能是比以往旧的单片机功能要多，并且它所有的功能都能够和51单片机兼容，也正是因为如此，STC86C51在不同的管控系统当中都具备较强的适用性，随着时间的推移，逐渐实现了极为普遍的实际应用。不管是在系统可编程中还是在应用可编程当中，它们都是可以不使用专业的软件编程来编写，同时也是可以不用专业的软件仿真，可以直接通过单片机的RXD引脚和TXD引脚接口来下载编好的程序进行调试。另外，STC89C51中EEPRO具有在掉电后数据不丢失的功能，同时，实际进行应用的过程当中，还能够根据实际需要与键盘控制等等各种不同的外围子模块进行对接。

4硬件系统的设计在对硬件系统的设计和研究中，考虑到总装置的功能需要，来对各部分硬件进行设置。达到使用方便，结构清晰简单等等。4.1硬件系统设计总体方案本系统以DS18B20检测蔬菜大棚内的温度，选用STC89C51单片机作为主机和从机的主控芯片，实际对大棚环境温度进行测定与分析的过程当中，根据需要对DS18B20进行设置与利用。DS18B20将温度信号处理完成后，传送至从机中的主控制器处理，单片机将温度信号处理后发送给NRF24L01信号收发模块，通过NRF24L01无线信号收发模块将温度信号传送到主机当中的接收部分。温度信息获取部分（从机）所具有的电路结构为图4.1.1所示，在对温度信号进行全面转换的情况下，进一步将信号传送至单片机当中，通过进行有效处理，最终顺利的被主机所接收。图4.1温度采集端总体电路图对于接收端而言，所具有的基本电路结构如图4.1.2所示，在获得温度相关的数据信息的情况下，进一步通过单片机对其进行全面处理，在这个基础上，借助于LCD1602液晶屏将具体信息加以呈现。而且，主机能够根据实际需要对温度范围进行合理设置，测得的温度值不在设定范围内系统就会引发声光报警。图4.1.2接收端总体电路图4.2单片机最小系统要想单片机实现稳定可靠的运行，就需要单片机最小系统来支撑整个系统的运行。其电路构成如图4.2所示。图4.2单片机最小系统进一步对单片机最小系统进行总结分析能够得出，其涉及不同的组成部分，比如，晶振电路以及复位电路等等。从STC89C51单片机的实际情况来看，在运行的过程当中，所具有的电压处于4V-5.5V之间,因此，为其提供5V电压便能满足实际需要。通过对复位电路进行设置与利用，确保单片机实现稳定可靠运行，依据相应的标准能够对复位电路进行类别界定与划分，通常来讲包括上电自动复位电路以及手动开关复位电路。对于51单片机而言，在开机的情况下，所具有的电容为10uf，同时，其电阻为10k，单片机通过复位启动的方式进入运行状态。在本次设计当中，根据实际需要对外部手动开关复位进行设计与运用，在进行复位的过程当中，按键按下单片机系统复位，电容就会出现短路状态处在一个短路电路中，电容放电释放所有的电能，电阻两端的电压增加，单片机RST引脚出现高电平，最终单片机顺利的实现复位。在晶振电路当中，对XTAL1和XTAL2反相放大器进行了合理设置与利用，在这种情况下，可以使用外部时钟也可以使用内部时钟，对内部时钟模式进行了选择与运用，把石英晶体等与两个不同的引脚进行对接，自激振荡得以顺利实现。如何选取合适的晶振，在该项设计当中，根据实际需要对12MHZ石英晶振进行设置和应用。由于能耗与频率有着相同的变动趋势，达不到节能高效的目的。而且，振荡频率还受到微调电容情况的影响。实际对石英晶振进行设置与利用的过程当中，将电容控制在20pF-40pF范围内，对于此次设计来讲，对大小为30pF的陶瓷电容进行了设置和利用。4.3单片机的时钟电路与复位电路设计本系统选用STC系统列单片机，STC89C51单片机的功能使用基本满足本次设计的需要。同时。STC89C51单片机还具备很多的学习资料，便于进行学习与利用。进一步对该种单片机进行总结分析能够得出，不仅具备十分突出的抗干扰性能，而且，便于进行调试和维护。在此次设计当中，根据实际需要对自动复位电路以及时钟电路进行设计与运用，具体情况信息可以参考图4.3.1和4.3.2所示：图4.3.1时钟电路 图4.3.2复位电路因为单片机P0端口内部不存在上拉电阻，所具有的输出形式是高阻态，因此，难以稳定可靠的将电平信号有效输出，在这种情况下，使用该组I/O口时必须对上拉电阻进行设置与利用，通常外接一个10k的上拉电阻就能发挥相应的限流保护作用。在使用该组I/O口时就需要外接一个10k的上拉电阻，起着限流保护作用。假如输出电流并不小，输出电平就会随之减小，基于此，能够借助于上拉电阻供给相应的电流分量，进一步提高电平。4.4LCD1602液晶屏模块显示模块选用LCD1602液晶屏来显示温度字符，显示模块主要是以液晶显示和液晶控制这两大部分组成；主要是通过控制液晶显示区的电压来实现字符的密码显示。它主要是由字符类型的液晶显示屏、控制的驱动电路、电阻和电容等的元器件组成。在单片机系统中为了观察整个系统的运行状态常就需要外加显示模块来显示整个系统运行情况，在本次设计中只需要显示测得的温度值就可以观察到系统是否正常运行。通常在单片机系统中用于显示模块核心有：二极管、LCD屏幕显示、LED灯显示器、CRT显示器等等，考虑到本次设计所要实现的功能和成本等实际情况，选用LCD1602液晶显示屏作为本设计的显示器模块的核心就足够了，通过进一步对LCD1602进行总结分析能够得出，这种显示器具备诸多优点，比如，能够对成本进行严格有效的管控，具备十分理想的显示效果，可以对体积进行严格控制，所具有的功耗也不高。LCD1602引脚分配：从左往右：引脚1.GND为接地引脚。引脚2.VCC接5V直流电源。引脚3.VO是调节字符亮度和背光亮度之间的对比度，一般要接一个滑动变组器。但是我用的是充电宝作为电源电压比较稳定所以我这里直接一个普通的电阻就可以了。引脚4.RS通过对该引脚进行设置与利用，能够发挥出寄存器的基本效用。在处于高电平状态的情况下，发挥着数据寄存器的基本作用，在处于低电平状态的情况下，发挥着指令寄存器的基本作用。引脚5.RW当信号为低电平时是向输入指令或者数据，高电平时则反之。引脚6.E使能引脚，当引脚处于高电平状态的情况下，随着电平的降低，开始执行相应的指令。引脚7-14.DB0-7为数据端引脚，依次连接单片机P.0-P.7。引脚15-16.为LCD背光的正负极。显示电路如图4.4。图4.4LCD液晶屏模块电路4.5温度传感器接口电路通过对DS18B20三个不同的引脚进行合理设置与利用，并设置相应的阻值为10K的上拉电阻，从而切实保证测温输出的准确性。电路基本情况信息可以参考图4.5。图4.5温度传感器接口电路4.6声光报警电路实际对蜂鸣器进行研发设计的时候，对5V电磁式有源蜂鸣器加以设置与利用，因为蜂鸣器运行过程当中的电流往往很高，单片机的P16I/O口的输出电压低于蜂鸣器驱动电压，蜂鸣器不能够直接由单片机驱动工作，根据实际需要对8550三极管进行选择与利用，通过8550三极管将单片机输出电压进行放大以至于能够成功驱动蜂鸣器工作。在8550三极管基极上串联一个阻值是1K的电阻，在这个基础上，进一步与I/O口进行对接。当单片机I/O口输出为低电平时，三极管就会导通，电路通路蜂鸣器、发光二极管正常工作，相反则不工作。电路如图4.6所示。图4.6声光报警电路图4.7按键控制电路实际对按键电路进行设置的过程当中，对四个不同的按键进行了设定与利用，这些按键都具备一定的独立性，通过按键操作可以对蔬菜大棚内温度上下限的设置、主从机复位的操作从而达到人机交互目的。在将按键按下的情况下，I/O口将处于低电平状态，因此，只需要对I/O口的低电平状态不断进行测定与分析，同时因为这类按键是属于金属解除的方式所以在其工作的时候就会出现抖动纹波的情况，所以通过对短暂的延时进行添加，达到消除干扰的基本目的。电路得基本情况信息可以参考图4.7。图4.7按键连接电路图三个按键的功能分别为：第一个按键：按动一次进入温度设置界面，数码管显示“T1LXXX”“T1HXXX”“T2LXXX”“T2HXXX”；再次按动进行切换要设置的温度；长按则退出设置界面恢复正常显示。第二个按键：在设置模式下，通过第一个按键切换到想要设置的参数后按动此按键一次温度参数加一。第三个按键：在设置模式下，通过第一个按键切换到想要设置的参数后按动此按键一次温度参数减一。4.8电源电路主机和从机都安装有3节1.5V5号电池组做为供电电源，因为单片机工作电压在3-5V之间、传感器的工作电压也是一样，4.5V直流电源能够满足系统的需要，同时，通过这种方式为系统供给电能也十分便捷，在没有电源供应时只需要更换电池即可。在蔬菜大棚的管理中不需要额外增加电源线就可以实现温度检测。电源电路如图4.8，其中P1为电池接口由三节电池盒，SW1为系统电源总开关。D3为电源指示灯通电后常亮。图4.8电源接口电路4.9无线传输模块在蔬菜大棚温度检测后在温度信号无线传输过程当中，根据实际需要对NRF24L01模块进行设置与利用，具体来看其与单片机连接方式如图4.9所示，一个发射一个接收。图4.9NRF24L01无线发射与接收模块接线图

5软件程序的设计与系统功能实现5.1软件设计原则及编程思路系统中的程序是根据系统功能要求编写的，应稳定正确的实现一系列不同的功能。对于本次设计而言，必须保证基本结构足够明确具体，用最少的步骤实现功能。这样方便器件调试，调用，也便于程序的修改。对于程序存储区来讲，保证实现科学合理的布置与安排，便于进行各项基本操作，节约内存容量。编程时要根据设计要求，分布分段实现编程。满足蔬菜大棚温度的检测。5.2主程序流程图设计5.2.1从机发送部分从机发送部分的一个循环工作是这样的：系统程序先将DS18B20温度传感器初始化，然后从DS18B20读出蔬菜大棚内的温度数据，将测得的环境温度值转化成十进制后，对温度数组选取整数部分写入要通过无线模块发送的数据数组，在系统对NRF24L01进行初始化过后，才把处理过后的温度数据发送出去，其流程图如图5.2.1所示。开始开始转换温度为十进制将温度写入发射数据发射数据从DS18B20读温度初始化图5.2.1发射部分总体流程图5.2.2主机接收部分主机接收部分的总体思路是这样的，在完成对NRF24L01初始化设置的情况下，进入循环对状态寄存器的运行情况进行分析与评定。假如存在接收中断的情况，那么就从FIFO_buffer读入二进制信息，接下来完成数据信息处理工作把数据转换成十进制形式，通过LCD液晶屏加以呈现，其流程图如图5.2.2所示。开始开始从RX-FIFObuffer度数据将温度转换成十进制显示数据判断接收中断初始化图5.2.2接收部分总体流程图5.3子程序设计5.3.1发送部分软件设计单片机在完成NRF24L01信息交互模块以及DS18B20温度传感器的初始化设置的情况下，读取蔬菜大棚温度相关的各项数据新信息。接下来，通过进行进一步处理，在无线模块作用下将温度将数据信息发送至接收端。5.3.2温度传感DS18B20DS18B20温度测定与分析过程当中，将单总线协议作为基本参考依据，保证温度通信数据的精准性，单片机按照时序获取与写入DS18B20中各项数据信息，包括初始化、读l、读0，写1、写0等操作。在完成复位的情况下，获取反馈信息，跳过读ROM中序列号后，进行温度转换，对各项数据信息加以保存。其流程图如图5.3.2所示。初始化初始化返回值为1Scratchpad命令开始发送温度转换跳过读取ID跳过读取ID复位延时800MS读取温度转换结果转换为十进制数码管显示图5.3.2温度检测软件流程图5.3.3NRF24L01无线传输在完成初始化设置的情况下，顺利的进入相应的运行模式，初始化设置单片机的I／O端口和要使用到的SPI寄存器两部分。配置完成过后射频芯片NRF24L01进入想要的工作模式。5.5调试步骤步骤一在硬件电路的焊接完成过后，检测焊接电路板是否出现漏焊、短路等情况，还有一些元件的正负极接线是否对正确、整体电路的走线是否跟原理图一致。对于焊接、电路元件正负方向的检查调试，就是将焊接完成后的的电路板对比电路原理接线图的线路，依次检查线路上的每一个电气元件和连接导线是否存在。通过使用数字万用表来检测线路短路、断路、焊接存在的问题这些情况。将数字万用表打到蜂鸣档位，这时当红表笔和黑表笔短接在一起时，数字万用表就会发出鸣叫警示。根据这个原理就可以用来检测电路板是否存在短路、断路焊接问题。实际检测时的操作，如图5.5.1和5.5.2所示。焊接线路没有问题电路导通蜂鸣器就会鸣叫，相反断开则不会发出声音。这样通过依次连续检查，在结合万用表的工作现象就可以检测出焊接线路是否有问题。图5.5.1图5.5.2步骤二将接收端(主机)STC89C51单片机写入LCD1602显示程序，通电检查LCD1602液晶屏显示是否正常工作。如图5.5.3所示。图5.5.3液晶显示步骤三将测量端（从机）STC89C51与温